DE4020360A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR COMPARING A MEASURING FREQUENCY WITH A REFERENCE FREQUENCY MULTIPLIED BY A FACTOR - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR COMPARING A MEASURING FREQUENCY WITH A REFERENCE FREQUENCY MULTIPLIED BY A FACTOR

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/005—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing phase or frequency of 2 mutually independent oscillations in demodulators)

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Vergleichen einer Meßfrequenz mit einer mit einem Faktor multiplizierten Referenzfrequenz.The invention relates to a circuit arrangement for Compare a measuring frequency with one with a factor multiplied reference frequency.

Bei Überwachungsschaltungen für Maschinen tritt die Aufgabe auf, eine Drehzahl mit einem Schwellwert zu vergleichen, der seinerseits von einer anderen Drehzahl abhängt. Es muß daher eine Schaltungsanordnung vorgesehen werden, welche eine Meßfrequenz mit einem Schwellwert vergleicht, der gleich der Referenzfrequenz multipliziert mit einem Faktor ist.With monitoring circuits for machines, the Task on a speed with a threshold too compare that in turn from a different speed depends. A circuit arrangement must therefore be provided be a measurement frequency with a threshold compares that multiplies the reference frequency with one factor.

Es sind für diese Zwecke analoge Schaltungen bekannt. Dabei werden die Frequenzen in dazu proportionale Gleich­ spannungen umgewandelt. Die Multiplikation erfolgt mit Hilfe von Verstärkerschaltungen. Das erfordert einen genauen Abgleich. Die dann erhaltenen analogen Signale werden durch einen analogen Komparator verglichen. Die bekannten analogen Schaltungen dieser Art sind sehr auf­ wendig, insbesondere wegen des erforderlichen Abgleichs. Analog circuits are known for this purpose. The frequencies are equal in proportion to it tensions converted. The multiplication is done with Using amplifier circuits. That takes one exact comparison. The analog signals then obtained are compared by an analog comparator. The known analog circuits of this type are very much on agile, especially because of the necessary adjustment.  

Es sind weiterhin Schaltungsanordnungen mit durch Mikroprozessor gesteuerten, digitalen Bauelementen bekannt. Diese Schaltungsanordnungen wandeln die Frequenzen in dazu umgekehrt proportionale Digitalzahlen um. Das geschieht üblicherweise durch Zählen einer hohen Frequenz während einer Periodendauer des Meßsignals. An den so erhaltenen Digitalzahlen führt der Mikroprozessor die erforderlichen Rechenoperationen, z. B. die Multiplikation mit dem Faktor aus. Auch diese Schaltungs­ anordnungen sind sehr aufwendig. Einmal erfordern sie auf­ wendige Bauelemente. Zum anderen ist auch eine besondere Software für den Mikroprozessor erforderlich.There are also circuit arrangements with Microprocessor controlled digital components known. These circuit arrangements convert the Frequencies in inversely proportional digital numbers around. This is usually done by counting a high one Frequency during a period of the measurement signal. At The microprocessor manages the digital numbers thus obtained the required arithmetic operations, e.g. B. the Multiplication by the factor. This circuit too arrangements are very complex. Once they require agile components. Second, there is also a special one Software required for the microprocessor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art mit möglichst geringem Aufwand aber hoher Präzision zu realisieren.The invention has for its object a Circuit arrangement of the type defined in the introduction as little effort as possible but with high precision realize.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durchAccording to the invention, this object is achieved by

  • a) einen ersten Frequenz-Digital-Wandler, auf welchen die Meßfrequenz aufgeschaltet ist,a) a first frequency-digital converter, on which the Measuring frequency is switched on,
  • b) einen zweiten Frequenz-Digital-Wandler, auf welchen die Referenzfrequenz aufgeschaltet ist und welcher Eingangsfrequenzen in Digitalzahlen umsetzt, die im Vergleich zu dem ersten Frequenz-Digital-Wandler einer mit dem besagten Faktor multiplizierten Frequenz entsprechen, undb) a second frequency-digital converter, on which the reference frequency is switched on and which one Converts input frequencies into digital numbers, which in Comparison to the first frequency digital converter one frequency multiplied by said factor correspond, and
  • c) einen digitalen Komparator zum Vergleich der digitalen Ausgänge der beiden Frequenz-Digital- Wandler.c) a digital comparator to compare the digital outputs of the two frequency digital Converter.

Nach der Erfindung wird somit die Multiplikation mit dem Faktor in den Frequenz-Digital-Wandler verlegt. Das kann durch geeignete Auslegung des Frequenz-Digital-Wandlers ohne zusätzlichen Aufwand geschehen. Weitere Rechen­ operationen können entfallen.According to the invention, the multiplication with the Factor moved to the frequency-to-digital converter. That can through suitable design of the frequency-digital converter done without additional effort. More rakes operations can be omitted.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.A preferred embodiment of the invention is the subject of claim 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is as follows with reference to the accompanying drawings explained.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zum Vergleichen einer Meßfrequenz mit einer mit einem Faktor multiplizierten Referenzfrequenz. Fig. 1 is a block diagram of a circuit arrangement for comparing a measured frequency with a reference frequency multiplied by a factor.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung von Fig. 1 mit einer bevorzugten Ausbildung der Frequenz-Digital-Wandler. FIG. 2 is a block diagram of a circuit arrangement from FIG. 1 with a preferred embodiment of the frequency-to-digital converter.

In Fig. 1 liegt an einem Eingang 10 ein Signal mit einer Meßfrequenz F1 an. An einem Eingang 12 liegt ein Signal mit einer Referenzfrequenz F2 an. Das Signal vom Eingang 10 ist auf einen ersten Frequenz-Digital-Wandler 14 ge­ schaltet. Das Signal von dem Eingang 12 ist auf einen Frequenz-Digital-Wandler 16 geschaltet. Die beiden Frequenz-Digital-Wandler 14 und 16 liefern Digitalzahlen, die umgekehrt proportional den anliegenden Frequenzen F1 bzw. F2 sind. Die beiden Frequenz-Digital-Wandler sind so ausgelegt, daß bei gleichen Frequenzen an den Eingängen 10 und 12 die Digitalzahlen an den Ausgängen 18 und 20 der Frequenz-Digital-Wandler 14 bzw. 16 im Verhältnis "K" zueinander stehen, wobei K ein konstanter Faktor ist. Die beiden Ausgänge 18 und 20 liegen an einem digitalen Komparator 22 an. Der digitale Komparator liefert ein Ausgangssignal an einem Ausgang 24, wenn
F1 < K F2
ist.In Fig. 1, a signal with a measuring frequency F 1 is present at an input 10 . A signal with a reference frequency F 2 is present at an input 12 . The signal from input 10 is switched to a first frequency-to-digital converter 14 . The signal from the input 12 is connected to a frequency-to-digital converter 16 . The two frequency-digital converters 14 and 16 provide digital numbers that are inversely proportional to the frequencies F 1 and F 2 , respectively. The two frequency-digital converters are designed so that at the same frequencies at the inputs 10 and 12, the digital numbers at the outputs 18 and 20 of the frequency-digital converters 14 and 16 are in a "K" relationship, K being one constant factor. The two outputs 18 and 20 are connected to a digital comparator 22 . The digital comparator provides an output signal at an output 24 if
F 1 <KF 2
is.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausbildung der Frequenz- Digital-Wandler 14 und 16. Fig. 2 shows a preferred embodiment of the frequency-digital converter 14 and 16.

Der Frequenz-Digital-Wandler 14 weist einen ersten Oszillator 26 auf. Der Oszillator 26 ist quarzgesteuert und liefert eine hohe Frequenz FOSZ1 von n MHz. Die Frequenz FOSZ1 ist groß gegen die Meßfrequenz F1. Das Signal mit der Frequenz FOSZ1 des Oszillators 26 wird in einen Zähler 28 eingezählt. Eine Steuerung 30 sorgt dafür, daß nach jeweils einer Periode der Meßfrequenz F1 am Eingang 10 der Zählerstand auf ein Register 32 übertragen wird. Gleichzeitig wird der Zähler auf Null zurückgesetzt. Das Register enthält dann eine Digitalzahl, die umgekehrt proportional der Meßfrequenz F1 ist.The frequency-to-digital converter 14 has a first oscillator 26 . The oscillator 26 is quartz-controlled and delivers a high frequency FOSZ 1 of n MHz. The frequency FOSZ 1 is large compared to the measuring frequency F 1 . The signal with the frequency FOSZ 1 of the oscillator 26 is counted into a counter 28 . A controller 30 ensures that the counter reading is transferred to a register 32 at the input 10 after each period of the measuring frequency F 1 . At the same time, the counter is reset to zero. The register then contains a digital number which is inversely proportional to the measuring frequency F 1 .

In ähnlicher Weise weist der Frequenz-Digital-Wandler 16 einen zweiten Oszillator 34 auf. Der Oszillator 34 ist ebenfalls quarzgesteuert und liefert eine hohe Frequenz FOSZ2 von n×K MHz. Die Frequenz FOSZ2 ist ebenfalls groß gegen die Referenzfrequenz F2. Die Frequenz FOSZ2 des zweiten Oszillators 34 unterscheidet sich von der Frequenz FOSZ1 des ersten Oszillators 26 um den Faktor K. Das Signal mit der Frequenz FOSZ2 des Oszillators 34 wird in einen Zähler 36 eingezählt. Eine Steuerung 38 sorgt dafür, daß nach jeweils einer Periode der Meßfrequenz F2 am Eingang 12 der Zählerstand auf ein Register 40 übertragen wird. Gleichzeitig wird der Zähler 36 auf Null zurück­ gesetzt. Das Register 40 enthält dann eine Digitalzahl, die umgekehrt proportional der Meßfrequenz F2 ist. Bei gleichen Eingangsfrequenzen F1 und F2 ist dabei die Digitalzahl im Register 40 um den Faktor K kleiner als die Digitalzahl im Register 32.Similarly, the frequency-to-digital converter 16 has a second oscillator 34 . The oscillator 34 is also quartz-controlled and delivers a high frequency FOSZ 2 of n × K MHz. The frequency FOSZ 2 is also high compared to the reference frequency F 2 . The frequency FOSZ 2 of the second oscillator 34 differs from the frequency FOSZ 1 of the first oscillator 26 by the factor K. The signal with the frequency FOSZ 2 of the oscillator 34 is counted into a counter 36 . A controller 38 ensures that the meter reading is transferred to a register 40 after each period of the measuring frequency F 2 at the input 12 . At the same time, the counter 36 is reset to zero. The register 40 then contains a digital number which is inversely proportional to the measuring frequency F 2 . With the same input frequencies F 1 and F 2 , the digital number in register 40 is smaller by a factor K than the digital number in register 32 .

Der Komparator 22 liefert ein Signal am Ausgang 24, wenn F1 < K F2 wird, wenn also die Digitalzahl im Register 32 größer als die Digitalzahl im Register 40 wird.The comparator 22 delivers a signal at the output 24 when F 1 <KF 2 , that is when the digital number in the register 32 becomes larger than the digital number in the register 40 .

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Vergleichen einer Meßfrequenz (F1) mit einer mit einem Faktor multiplizierten Referenzfrequenz (F2), gekennzeichnet durch
  • a) einen ersten Frequenz-Digital-Wandler (14), auf welchen die Meßfrequenz (F1) aufgeschaltet ist,
  • b) einen zweiten Frequenz-Digital-Wandler (16), auf welchen die Referenzfrequenz (F2) aufgeschaltet ist und welcher Eingangsfrequenzen in Digitalzahlen umsetzt, die im Vergleich zu dem ersten Frequenz-Digital-Wandler (14) einer mit dem besagten Faktor multiplizierten Frequenz entsprechen,
  • c) einen digitalen Komparator (22) zum Vergleich der digitalen Ausgänge der beiden Frequenz-Digital- Wandler.
1. A circuit arrangement for comparing a measured frequency (F 1) having a reference frequency multiplied by a factor (F 2), characterized by
  • a) a first frequency-digital converter ( 14 ), to which the measuring frequency (F 1 ) is applied,
  • b) a second frequency-to-digital converter ( 16 ), to which the reference frequency (F 2 ) is connected and which converts input frequencies into digital numbers which, in comparison to the first frequency-to-digital converter ( 14 ), multiply one by the said factor Correspond to frequency,
  • c) a digital comparator ( 22 ) for comparing the digital outputs of the two frequency-digital converters.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) der erste Frequenz-Digital-Wandler (14)
    • - einen ersten Oszillator (26) enthält, der eine Signalfolge mit einer gegenüber Meß- und Referenzfrequenz hohen Frequenz liefert,
    • - einen ersten Zähler (28), in welchen die Signal­ folge des ersten Oszillators (26) einzählbar ist, sowie
    • - ein erstes Register (32), in welches der Zähler­ stand des ersten Zählers (28) unter gleich­ zeitiger Rücksetzung des ersten Zählers (28) nach jeder Periode der Meßfrequenz übertragbar ist,
  • b) der zweite Frequenz-Digital-Wandler (16)
    • - einen zweiten Oszillator (34) enthält, der eine Signalfolge mit einer Frequenz liefert, die gleich der Frequenz der Signalfolge des ersten Oszillators multipliziert mit dem besagten Faktor ist,
    • - einen zweiten Zähler (36), in welchen die Signalfolge des zweiten Oszillators (34) einzählbar ist, sowie
    • - ein zweites Register (40), in welches der Zählerstand des zweiten Zählers (36) unter gleichzeitiger Rücksetzung des zweiten Zählers (36) nach jeder Periode der Referenzfrequenz übertragbar ist, und
  • c) der digitale Komparator (22) zum Vergleich der in den Registern (32, 40) gespeicherten Zahlen angeordnet ist.
2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that
  • a) the first frequency-digital converter ( 14 )
    • - Contains a first oscillator ( 26 ) which delivers a signal sequence with a high frequency compared to the measurement and reference frequency,
    • - A first counter ( 28 ), in which the signal sequence of the first oscillator ( 26 ) can be counted, and
    • - a first register (32) into which the count is the first counter (28) with simultaneous resetting of the first counter (28) after each period of the measuring frequency transferable,
  • b) the second frequency-digital converter ( 16 )
    • contains a second oscillator ( 34 ) which delivers a signal sequence with a frequency which is equal to the frequency of the signal sequence of the first oscillator multiplied by the said factor,
    • - A second counter ( 36 ), in which the signal sequence of the second oscillator ( 34 ) can be counted, and
    • - a second register (40) into which the count of the second counter (36) is transferable with simultaneous resetting of the second counter (36) after each period of the reference frequency, and
  • c) the digital comparator ( 22 ) is arranged to compare the numbers stored in the registers ( 32 , 40 ).
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